名大ら,炭素線の飛跡を照射中にリアルタイムで画像化

名古屋大学,量子科学技術研究開発機構,兵庫県立粒子線医療センターの研究グループは,新しく開発した放射線画像化装置を用い,粒子線がん治療に用いる炭素線の飛跡を照射中にリアルタイムで画像化することに成功した(ニュースリリース)。

粒子線がん治療において,治療ビームの体内飛跡や到達位置を非侵襲的にその場で画像として得られれば,治療計画どおりに照射が行なわれたかどうかを照射中に確認できる可能性がある。

最も広く研究されている手法として,粒子線照射により生成される同位元素から瞬時に放出される高エネルギーガンマ線を画像する方法がある。しかし,こうした高エネルギー放射線を十分な精度で画像化することは技術的に困難で,鮮明な画像を得ることは実現していない。

研究グループは,粒子線照射で生成する電子(2次電子)により発生する制動放射線(X線)を計測する手法に着目し,高性能な低エネルギー放射線画像化検出器を開発した。この検出器は,薄いYAP(Ce)シンチレータを光センサーである位置有感型光電子増倍管(PSPMT)と組み合わせたもの。低エネルギーX線に対して極めて高い性能を有する。

さらに,この検出器を高エネルギーガンマ線遮蔽容器に入れ,小さな穴の開いたコリメータ(ピンホールコリメータ)を装着した低エネルギー制動放射線カメラを開発した。この装置は光学画像も撮像できるようにCCDカメラを一体化している。

この低エネルギー制動放射線カメラを用いて,炭素線を上方向から水を満たした容器に照射したときの制動放射線の画像を撮像した。その結果,極めて高い空間分解能で,かつ鮮明な粒子線の飛跡を画像化することができた。さらに,臨床時に照射する程度の粒子数でも画像化できることがわかったという。

研究グループは今後,さらに画像化装置の最適化を図り,装置の製品化と粒子線治療現場への普及を目指すとしている。

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